[发明专利]电动汽车逆变器保护装置及其保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种电动汽车逆变器保护装置。本发明还涉及一 种电动汽车逆变器保护方法。

背景技术

随着国家新油耗法规的制定，新能源汽车尤其是电动汽车的发展越来越迅猛。与传 统汽车通过发动机烧油来驱动车辆不同，电动汽车通过电机控制器将整车高压电池的直 流电转化为能驱动电机旋转的交流电，进而带动车辆行驶。电机控制器中进行电能转换 的核心部件为逆变器，为保证电动汽车的质量和用户体验，逆变器作为整车动力系统的 一个重要组成部分，必须在电动汽车整个寿命周期内能可靠、稳定地运行，这不仅对电 容器、IGBT等逆变器重要组成元件要求较高，同时也对整个逆变器的驱动模块安全性和 稳定性提出了很高的考验。

逆变器应用在电动汽车上时，由于电动汽车在使用过程中可能会出现拖车的情况， 此时电机因旋转产生反电势对母线电容进行充电，如果逆变器不及时采取措施，会使得 电容器的电压越充越高，最终损坏控制器。此外，车用逆变器应能对逆变器的运行状态 进行实时监控，从而对逆变器驱动模块的具有很多功能需求。逆变器应用在工业场合中， 由于设备对逆变器的可靠性、寿命以及功能要求并不是很高，因此工业用的逆变器往往 采用一些比较简单的驱动方案，没有做到对逆变器运行时的一些关键参数(如母线电压、 IGBT温度等)的实时监测，也没有对逆变器可能会出现的过压、欠压、过流、短路等工 况进行全面且及时的保护。同时，也没有对高、低压电路进行系统性的隔离设计与验证， 若将工业逆变器简单地应用到电动汽车上会导致电动汽车在使用过程中可能会出现多 种安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对电动汽车被拖行的工况提供一种具有主动安全模 式，并集成过压、欠压、过流和短路保护功能，能实时检测逆变器的母线电压、IGBT 温度等参数，能对逆变器高、低压电进行隔离的电动汽车逆变器保护装置，实现对电动 汽车逆变器的主动保护。本发明还提供了一种电动汽车逆变器保护方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的电动汽车逆变器保护装置，包括：逆变器控制 器、驱动电路、缓冲电路、辅助电源、紧急电路和母线电压检测电路；以及，串联的第 一IGBTI1和第二IGBTI2，第一IGBTI1发射极与第二IGBTI2集电极相连，第一IGBT I1集电极连接母线电压正极，第二IGBTI2发射极连接母线电压负极；

门极控制信号通过驱动电路和缓冲电路输出至第一IGBTI1和第二IGBTI2的门极， 辅助电源将逆变器控制器的供电转化为控制IGBT通断的电压并对驱动电路供电，母线 电压检测电路判断母线电压是否高于母线高压阈值，并将电压比较信号输出给逆变器控 制器，紧急电路由母线电压供电输出门极信号控制三相下半桥IGBT导通，使逆变器进 入主动短路模式，逆变器控制器可输出复位信号对驱动电路复位；

其中，主动短路模式包括：上主动短路模式，三相上半桥IGBT导通，三相下半桥 IGBT关断；下主动短路模式，三相上半桥IGBT关断，三相下半桥IGBT导通；

驱动电路和辅助电源具有高低压隔离功能，该高低压隔离功能可通过本领域常用的 磁隔离芯片和变压器实现。

其中，当逆变器低压工作电压低于欠压阈值，驱动电路发出低压故障信号至逆变器 控制器，逆变器控制器启动紧急电路使逆变器进入主动短路模式。

其中，还包括：三相IGBT温度检测电路，对三相IGBT温度进行实时检测，将检测 数据经AD转换并经隔离芯片后输出至逆变器控制器，该温度用于对IGBT的真实节温进 行估计，若估计出来的温度高于温度阈值，则立即启动系统保护策略，防止IGBT温度 继续上升损坏IGBT。隔离芯片用于实现高低压隔离。

其中，还包括：具有高低压隔离功能的三相电流传感器，对三相相电流进行采集， 将采集数据输出至逆变器控制器，当任意一相相电流高于电流阈值，逆变器控制器使逆 变器进入主动短路模式；相电流是IGBT半桥中点的电流。

其中，还包括：IGBT短路检测电路，IGBT发生短路时，逆变器向逆变器控制器输 出短路故障，逆变器控制器切断IGBT门极控制信号，逆变器控制器使逆变器进入主动 短路模式。

其中，还包括：相位比较电路，对任意两相的相中点电压进行比较并将比较结果经 隔离芯片后输出至逆变器控制器，逆变器控制器根据该结果能对电机转子的初始位置进 行标定。